融合无线传感网络的长距离射频识别系统设计

载送物品货车行驶速度过快的相关信息也会被加速度传感器捕捉到，监控中心在接收到信息后会对货车司机发出警报，甚至通过控制信息自动控制货车速度达到正常水平。

　　3 融合WSN 的RFID 系统

　　当前对RFID 技术的深入研究主要集中在标签、阅读器和RFID 中间件3 个方面。前两个方向主要涉及硬件开发，而RFID 中间件是目前的一个研究热点。RFID 中间件技术扮演了阅读器和应用层面中介的角色，提供对原始信息的分析、过滤与传输； 还提供安全管理、资源定位、错误处理和冲突解除等功能。由于RFID 阅读器只是简单地将原始标签信息从射频标签中读出，并不进行处理和传送； 如果要与应用层面进行交互，必须由其他设备和软件完成。如何将上层应用与阅读器连接是部署RFID 应用的关键问题。在实际工作中，阅读器对标签进行读写，然后将采集到的识别数据传送给服务器，在各种RFID 规范当中，绝大多数是对信息采集过程的定义，对信息如何传送给服务器的环节并没有很多限制，即RFID 中间件如何实现，这个环节是无线传感器网络融合入RFID 系统的研究重点，完全可以让WSN 与RFID 系统协同工作，使RFID 阅读器充当WSN 节点的角色，即构建"智能节点",将识别到的标签信息通过WSN进行传输，这种应用既有RFID 系统的功能，又具有WSN 成本低、部署方便、传输距离远等特点，即WSN 作为RFID 中间件实现数据向RFID 服务器或其他网络传送，以此来扩展RFID 系统的应用范围。对于目前RFID 系统中的阅读器来说，只能在本地控制系统的控制下工作，它庞大的体积，昂贵的价格限制了移动和大量布置。而且，RFID 阅读器的天线必须仔细设计，以便可以覆盖到范围内所有的标签，还要防止不同阅读器天线之间的碰撞。这些不利因素都限制了RFID 的进一步应用。如果能够削减RFID 阅读器的部分功能，可以使得阅读器成本降低且容易布置。因此，一种分布式智能节点的构建如图2 所示。

图2 分布式智能节点工作示意图

　　该方案将RFID 阅读器融入到了WSN 的节点中，建立了"智能节点",可看作融合前WSN 的路由器节点，智能节点很小，可以较密散布在待测区域，每个智能节点读取少量标签。由于标签数据的相似性，智能节点可以获得较高的数据压缩率。智能节点自动工作，最终识别数据以自组网多跳的方式传输到汇聚节点（ Sink Node） ,也称协调器节点。智能节点工作示意图，如图2 所示。

　　每个智能节点包括传感部分、RFID 读写部分、中央控制部分和通信部分。智能节点可以布置到一个自组织的无线传感器网络中，自主运行，通过网络传送数据给后台服务器。所有智能节点是同构的，因此可以使用简单高效的数据压缩方法。最后，一个灵活的传输协议是必须的，目前常用的是ZigBee 协议。

　　图3 给出了WSN 与RFID 的融合方案协议层结构示意图，显示了两者融合的可行性和价值所在，无线传感器网络与RFID 系统相结合，将RFID 的识别信息通过WSN 网络，传输到RFID 服务器或其他网络。

图3 融合了WSN 的RFID 系统示意图

　　WSN 与RFID 技术结合后，利用WSN 的自组网、节点定位、数据传输功能，不仅确保数据的完整性，还能弥补RFID 高成本以及须依靠阅读器方能识别数据，在一些恶劣或者敏感环境，传感器的自主感应及传送信息的能力可以解决读写器无法工作的问题，使整个网络具有自组织性和自适应性。将WSN 和RFID结合起来，利用WSN 高达100 m 的有效半径，形成WSID（ Wireless Sensor Identification,传感射频识别）网络，实现长距离射频识别系统，其应用前景广阔；二者融合还能有效解决RFID 系统的信号碰撞问题。

　　该方案可快速实现对集装箱的信息采集、定位、快速进出港、可在港口快速安装和自动扩展网络； 在提高港口工作效率的前提下，节约运行成本，对于集装箱管理、大型军事仓库管理的信息化和自动化具有重大意义。此融合方案还可以方便地进行扩展，应用于无人收费站，智能化停车库及珍稀动物保护等领域。

　　4 结束语

RFID 侧重识别，其标签具有全球惟一的标志，利用RFID 的目标识别功能，可实现对目标的信息采集、标识和管理，但同时RFID 系统具有读写距离有限、抗干扰较差、实时感应能力差，实现成本高等不足； WSN 可监测感应到各种信息，侧重组网和信息的传递，但传感器节点不一定具有全球惟一的标志，它们往往只有域内标志号，缺乏对物品标识的能力，无法获得目标详细信息，二者的融合可实现长距离的射频识别系统。RFID 和WSN 具有不同的技术特点，它们都是物联网技术的重要组部分，2010 年10 月，物联网规划已列入国家"十二五"的专题规划，未来我国